為了探測(cè)某星球,宇航員乘飛船沿該星球的近地圓形軌道(可以認(rèn)為飛船運(yùn)行半徑等于星球半徑)繞該星球運(yùn)行一周,所用時(shí)間為T(mén).降落至該星球后,又做了如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn):
實(shí)驗(yàn)1:將一質(zhì)量為m的小球掛在彈簧秤下,靜止時(shí)讀數(shù)為F;
實(shí)驗(yàn)2:將該小球以一定初速度豎直上拋,經(jīng)過(guò)時(shí)間t小球落回原處;
若不考慮該星球的自轉(zhuǎn),請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)由實(shí)驗(yàn)1所給物理量,求出該星球表面的重力加速度g;
(2)求實(shí)驗(yàn)2中豎直上拋小球的初速度V0
(3)若萬(wàn)有引力常量為G,求該星球的半徑R和質(zhì)量M.
(1)由F=mg得該星球表面的重力加速度g=
F
m

(2)小球上升時(shí)間和下落時(shí)間相等,均為
t
2
,
則:v0=
gt
2
=
Ft
2m

(3)在該星球表面,物體重力等于它所受萬(wàn)有引力,有:mg=G
mM
R2

設(shè)飛船的質(zhì)量為m',飛船繞行時(shí),飛船所受萬(wàn)有引力提供向心力,則:G
m′M
R2
═m′(
T
)2R

解得:R═
FT2
4π2m

M=
FR2
mG
=
F3T4
16π4Gm3

答:(1)該星球表面的重力加速度g為
F
m
;(2)豎直上拋小球的初速度為
Ft
2m
;(3)該星球的半徑R為
FT2
4π2m
,質(zhì)量M為M=
F3T4
16π4Gm3
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

宇宙飛船正在離地面高h(yuǎn)=R的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),飛船內(nèi)一彈簧秤下懸掛一質(zhì)量為m的重物,g為地面處重力加速度,則彈簧秤的讀數(shù)為( 。
A.mgB.
1
2
mg
C.
1
4
mg
D.0

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

“嫦娥一號(hào)”成功發(fā)射,為實(shí)現(xiàn)中華民族幾千年的奔月夢(mèng)想邁出了重要一步,已知“嫦娥一號(hào)”繞月飛行軌道近似為圓形,距月球表面高度為H,飛行周期為T(mén),月球的半徑為R,求:
(1)“嫦娥一號(hào)”的線速度大小;
(2)月球的質(zhì)量;
(3)若發(fā)射一顆繞月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船,則其繞月運(yùn)行的線速度應(yīng)為多大.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

物體在萬(wàn)有引力場(chǎng)中具有的勢(shì)能叫做引力勢(shì)能.取兩物體相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)的引力勢(shì)能為零,一個(gè)質(zhì)量為m0的質(zhì)點(diǎn)距離質(zhì)量為M0的引力源中心為r0時(shí).其引力勢(shì)能Ep=-
GM0m0
r0
(式中G為引力常數(shù)),一顆質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星以圓形軌道環(huán)繞地球飛行,已知地球的質(zhì)量為M,由于受高空稀薄空氣的阻力作用.衛(wèi)星的圓軌道半徑從r1逐漸減小到r2.若在這個(gè)過(guò)程中空氣阻力做功為Wf,則在下面給出的Wf的四個(gè)表達(dá)式中正確的是( 。
A.Wf=-
GMm
2
1
r1
-
1
r2
B.Wf=-
GMm
2
1
r2
-
1
r1
C.Wf=-
GMm
3
1
r1
-
1
r2
D.Wf=-
2GMm
3
1
r2
-
1
r1

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

設(shè)某星球的質(zhì)量為M,繞星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星質(zhì)量為m,軌道半徑為r,已知萬(wàn)有引力常數(shù)為G,某星球半徑為R,星球表面自由落體加速度為g.求:
(1)求衛(wèi)星繞某星球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期T.(用r、M表示)
(2)若某星球的質(zhì)量M是未知的,用其他已知的物理量求出某星球的質(zhì)量M和某星球密度的表達(dá)式.(用g、R表示)
(3)求某星球第一宇宙速度.(用g、R表示)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

某研究性學(xué)習(xí)小組首先根據(jù)小孔成像原理估測(cè)太陽(yáng)半徑,再利用萬(wàn)有引力定律估算太陽(yáng)的密度.準(zhǔn)備的器材有:①不透光圓筒,一端封上不透光的厚紙,其中心扎一小孔,另一端封上透光的薄紙;②毫米刻度尺.已知地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期為T(mén),萬(wàn)有引力常量為G.要求:
(1)簡(jiǎn)述根據(jù)小孔成像原理估測(cè)太陽(yáng)半徑R的過(guò)程.
(2)利用萬(wàn)有引力定律推算太陽(yáng)密度.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

太陽(yáng)系八大行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道可粗略地認(rèn)為是圓;各行星的半徑、日星距離和質(zhì)量如下表所示:
行星名稱水星金星地球火星木星土星天王星海王星
星球半徑/106m2.446.056.383.4071.460.2725.5624.75
日星距離/×1011m0.581.081.502.287.7814.2928.7145.04
質(zhì)量/×1024kg0.334.876.000.64190056986.8102
由表中所列數(shù)據(jù)可以估算天王星公轉(zhuǎn)的周期最接近于( 。
A.7000年B.85年C.20年D.10年

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:多選題

1772年,法籍意大利數(shù)學(xué)家拉格朗日推斷出:兩個(gè)質(zhì)量相差懸殊的天體(如太陽(yáng)和地球)所在同一平面上有5個(gè)點(diǎn),如圖中的L1、L2、L3、L4、L5,人們稱為拉格朗日點(diǎn),由于這五個(gè)點(diǎn)特殊性,已經(jīng)成為各個(gè)航天大國(guó)深空探測(cè)所爭(zhēng)奪的地方.2012年8月25日23時(shí)27分,經(jīng)過(guò)77天的飛行,“嫦娥二號(hào)”在世界上首次實(shí)現(xiàn)從月球軌道出發(fā),受控準(zhǔn)確進(jìn)入距離地球約150萬(wàn)公里遠(yuǎn)的太陽(yáng)與地球引力平衡點(diǎn)拉格朗日L2點(diǎn)的環(huán)繞軌道.拉格朗日L2點(diǎn)位于太陽(yáng)和地球連線的延長(zhǎng)線上,“嫦娥二號(hào)”位于該點(diǎn),在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( 。
A.“嫦娥二號(hào)”繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)周期和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)周期相等
B.“嫦娥二號(hào)”在該點(diǎn)處于平衡狀態(tài)
C.“嫦娥二號(hào)”所需向心力不可能僅由太陽(yáng)的引力提供
D.“嫦娥二號(hào)”的繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心加速度大于地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心加速度

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

11月6日11時(shí)35分,北京航天飛行控制中心對(duì)“嫦娥”成功實(shí)施了第二次近月制動(dòng),衛(wèi)星順利進(jìn)入周期為3.5小時(shí)的環(huán)月小橢圓軌道(以月球?yàn)榻裹c(diǎn)).衛(wèi)星遠(yuǎn)月點(diǎn)高度由8600公里降至1700公里,近月點(diǎn)高度是200公里,月球的半徑約是1800公里,此時(shí)小橢圓軌道的離心率是______.

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